[发明专利]一种混合有机传感膜的声表面波氨气传感器

说明书

本发明公开了一种混合有机传感膜的声表面波氨气传感器，其包括声表面波谐振器、铝电极和外围振荡电路；外围振荡电路包括移相电路和放大电路；其中，移相电路用于将声波信号的相位翻转，放大电路用于放大经移相电路相位翻转后的声波信号；声表面波谐振器上设有压电基底，以及从左向右依次设置于压电基底上的反射输入叉指换能器、传感膜、输出叉指换能器和反射栅；输入叉指换能器通过铝电极连接到移相电路的输入端，移相电路输出端通过放大电铝电极连接到输出叉指换能器。该混合有机传感膜的声表面波氨气传感器利用聚丙烯酸中含有大量的羟基和羧基基团，使得传感膜具有易于吸附空气中的水和氨气，从而使得声表面波氨气传感器具有优良的灵敏度。

技术领域

本发明涉及氨气检测领域，具体涉及一种混合有机传感膜的声表面波氨气传感器。

背景技术

氨气是一种存在于整个大气层中的天然气体，其在空气中的浓度较低，低至亚ppb或ppb水平。氨气是一种具有强烈刺激性臭味的无色气体，即使在低浓度的情况下，氨气也会刺激眼睛、鼻粘膜使人产生呕吐、头疼、胸痛等症状。在建筑和制造等行业常使用的添加剂中也有含有大量氨物质，这些物质释放的氨气会对人体造成一定的危害，因此，要求具有响应速度快、稳定性好、灵敏度高、检测质量高的氨气传感器受到人们的广泛关注。

现有技术中科研团队中有采用静电纺丝法制备了聚丙烯酸和聚乙烯醇复合纤维，沉积在石英晶片上，装配成复合纤维膜石英晶体微天平传感器，并用于氨气浓度检测。然而，该传感器的响应不是很明显，基本在4.7-148.7Hz，因此，现有的声表面波氨气传感器在响应强度等综合性能方面还有待进一步提高。

发明内容

本发明为了避免现有技术存在的不足之处，提供一种响应速度快，稳定性好，灵敏度非常高的混合有机传感膜的声表面波氨气传感器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种混合有机传感膜的声表面波氨气传感器，其包括声表面波谐振器、铝电极和外围振荡电路；外围振荡电路包括移相电路和放大电路；其中，移相电路用于将声波信号的相位翻转，放大电路用于放大经移相电路相位翻转后的声波信号；声表面波谐振器上设有压电基底，以及从左向右依次设置于压电基底上的反射输入叉指换能器、传感膜、输出叉指换能器和反射栅；输入叉指换能器通过铝电极连接到移相电路的输入端，移相电路输出端通过放大电铝电极连接到输出叉指换能器。

进一步地，混合有机传感膜为聚丙烯酸和聚乙烯醇溶液制成的混合有机薄膜。

进一步地，聚丙烯酸溶液浓度为0.1M。

进一步地，聚丙烯酸薄膜的沉积厚度为262.3nm。

进一步地，聚乙烯醇溶液浓度为0.01M。

进一步地，聚乙烯醇薄膜的沉积厚度为273.9nm。

进一步地，反射栅用于收集声波、降低损耗，压电基底为石英基底。

进一步地，石英基底的长宽高分别为12mm、3mm、0.5mm。

本发明的有益效果为：该混合有机传感膜的声表面波氨气传感器将易制得且成本很低的有机物聚丙烯酸和聚乙烯醇混合膜制成薄膜用于声表面波氨气传感器中的传感膜，利用聚丙烯酸中含有大量的羟基和羧基基团，使得传感膜具有易于吸附空气中的水和氨气，从而使得声表面波氨气传感器具有优良的灵敏度。其具有声表面波氨气传感器响应速度快，稳定性好，灵敏度高等优点。

附图说明

图1为混合有机传感膜的声表面波氨气传感器对于不同浓度氨气的响应频移曲线图。

图2为混合有机传感膜的声表面波氨气传感器对于不同浓度的响应和恢复时间图。

图3为混合有机传感膜的声表面波氨气传感器的选择性图。

图4为混合有机传感膜的声表面波氨气传感器的短期稳定性图。